Иҷрои оксигенатсияи микропорозӣ

Дар системаи коркарди обҳои партов, раванди аэратсия аз 45% то 75% масрафи энергияи тамоми иншооти тозакунии обро ташкил медиҳад, бо мақсади баланд бардоштани самаранокии интиқоли оксигени раванди аэратсия, иншооти ҳозираи тозакунии об одатан дар микропорус истифода мешавад. Systems aeration.Дар муқоиса бо системаи ҳавоии футурҳои калон ва миёна, системаи аэратсияи microporous метавонад тақрибан 50% масрафи энергияро сарфа кунад. Бо вуҷуди ин, суръати истифодаи оксиген дар ҷараёни аэратсияи он низ дар ҳудуди 20% то 30% аст. Илова бар ин, дар Чин минтақаҳои бештари истифодаи технологияи аэратсияи микропорозӣ барои муолиҷаи дарёҳои ифлосшуда вуҷуд доранд, аммо дар бораи интихоби оқилонаи аэраторҳои микропорозӣ барои шароити гуногуни об тадқиқот вуҷуд надорад. Аз ин рӯ, оптимизатсияи параметрҳои оксигенатсияи микропорозӣ барои истеҳсол ва татбиқи воқеӣ аҳамияти бузург дорад.

Омилҳои зиёде мавҷуданд, ки ба кори аэратсияи микропорозӣ ва оксигенатсия таъсир мерасонанд, ки муҳимтарини онҳо ҳаҷми ҳаво, андозаи сӯрохиҳо ва насби умқи об мебошанд.

Дар айни замон, тадқиқотҳо оид ба робитаи байни оксигенатсияи аэратори микропорозӣ ва андозаи сӯрохиҳо ва умқи насб дар хона ва хориҷа камтаранд. Тадқиқот бештар ба беҳтар кардани коэффисиенти интиқоли умумии массаи оксиген ва иқтидори оксигенизатсия тамаркуз карда, мушкилоти истеъмоли энергияро дар ҷараёни аэратсия сарфи назар мекунад. Мо самаранокии назариявии қувваи барқро ҳамчун шохиси асосии тадқиқотӣ дар якҷоягӣ бо иқтидори оксигенатсия ва тамоюли истифодаи оксиген мегирем, дар аввал ҳаҷми аэратсия, диаметри диафрагма ва умқи насбро оптимизатсия мекунем, вақте ки самаранокии аэратсия баландтарин аст, то истинод ба барнома пешниҳод карда шавад. технологияи аэрацияи микропорозӣ дар лоиҳаи воқеӣ.

1.Материалҳо ва усулҳо

1.1 Танзими санҷиш

Дастгоҳи озмоишӣ аз Plexiglas сохта шуда буд ва корпуси асосӣ як аэратсияи D {0}},4 м × 2 м бо зонди оксигени гудохташуда дар 0,5 м поёнтар аз сатҳи об ҷойгир буд (дар расми 1 нишон дода шудааст) ).

Тасвири 1 Танзими санҷиши аэратсия ва оксигенатсия

1.2 Маводҳои санҷишӣ

Аэратори микропороз, ки аз мембранаи резинӣ сохта шудааст, диаметраш 215 мм, андозаи сӯрохиаш 50, 1{10}}0, 200, 500, 1 000 мкм. sension378 санҷандаи оксигени гудохташуда, HACH, ИМА. Ҳисобкунаки гардиши ротори газ, диапазон 0~3 м3/соат, дақиқӣ ±0,2%. Шабакаи HC-S. Катализатор: CoCl2-6H2O, аз ҷиҳати таҳлилӣ тоза; Деоксидант: Na2SO3, аз ҷиҳати таҳлилӣ тоза.

1.3 Усули санҷиш

Санҷиш бо усули статикии ғайристатикӣ гузаронида шуд, яъне Na2SO3 ва CoCl2-6H2O бори аввал барои деоксигенатсия ҳангоми санҷиш водор карда шуданд ва ҳангоми кам шудани оксигени гудохташуда дар об аэрация оғоз шуд {{5} }. Тағйироти консентратсияи оксигени ҳалшуда дар об бо мурури замон ба қайд гирифта шуда, арзиши KLa ҳисоб карда шуд. Фаъолияти оксигенизатсия дар ҳаҷмҳои гуногуни аэратсия (0,5, 1, 1,5, 2, 2,5, 3 м3/соат), андозаи сӯрохиҳои гуногун (50, 100, 200, 500, 1,{21}} мкм) ва умқи обҳои гуногун (0,8, 1,1, 1.3, 1.5, 1.8, 2.0 м) ва инчунин ба CJ/T 3015 истинод карда шудааст.2 -1993 "Муайян кардани самаранокии оксигенатсияи оби тозаи аэратор" ва стандартҳои санҷиши оксигенизатсияи об дар Иёлоти Муттаҳида.

2. Натиҷаҳо ва муҳокима

2.1 Принсипи санҷиш

Принсипи асосии санҷиш ба назарияи мембранаи дукарата, ки соли 1923 аз ҷониби Уитман пешниҳод шуда буд, асос ёфтааст. Раванди интиқоли массаи оксигенро дар муодилаи (1) ифода кардан мумкин аст.

Дар ин ҷо: DC/dt - суръати интиқоли масса, яъне миқдори оксиген ба воҳиди ҳаҷми об дар як воҳиди вақт, мг/(Лс).

KLa - коэффисиенти умумии интиқоли оксигени аэратор дар шароити озмоиш, мин-1 ;

С* - оксигени тофта дар об, мг/л.

Ct - оксигени махлулшуда дар об дар лахзаи аэрация t, мг/л.

Агар ҳарорати санҷиш 20 дараҷа набошад, муодилаи (2) метавонад барои ислоҳи KLa истифода шавад:

Қобилияти оксигенизатсия (ОК, кг/соат) бо муодилаи (3) ифода карда мешавад.

Дар куҷо: V - ҳаҷми ҳавзи ҳавоӣ, м3.

Истифодаи оксиген (SOTE, %) бо муодилаи (4) ифода карда мешавад.

Дар ин чо: q - њаљми аэратсия дар њолати стандартї, м3/с.

Самаранокии назариявии нерӯ [E, кг/(кВт-соат)] бо муодилаи (5) ифода карда мешавад.

Дар куҷо: P - қувваи таҷҳизоти ҳавоӣ, кВт.

Нишондиҳандаҳои маъмул барои арзёбии кори оксигенатсияи аэратор ин коэффисиенти умумии интиқоли массаи оксиген KLa, иқтидори оксигенатсияи OC, меъёри истифодаи оксиген SOTE ва самаранокии назариявии қувваи E [7] мебошанд. Тадқиқотҳои мавҷуда бештар ба тамоюлҳои умумии интиқоли массаи оксиген, иқтидори оксигенатсия ва истифодаи оксиген ва камтар ба самаранокии назариявии қувваи барқ ​​тамаркуз кардаанд [8, 9]. Самаранокии назариявии қувваи барқ, ҳамчун нишондиҳандаи ягонаи самаранокӣ [10], метавонад мушкилоти истеъмоли энергияро дар раванди аэратсия, ки дар маркази ин таҷриба қарор дорад, инъикос кунад.

2.2 Таъсири аэратсия ба кори оксигенатсия

Фаъолияти оксигенатсия дар сатҳҳои гуногуни аэратсия тавассути аэратсия дар 2 м поёни аэратор бо андозаи сӯрохи 200 мкм баҳо дода шуд ва натиҷаҳо дар расми 2 нишон дода шудаанд.

Расми 2 Тағйирёбии K ва истифодаи оксиген бо суръати ҳаво

Тавре ки аз расми 2 дида мешавад, KLa бо афзоиши ҳаҷми ҳаво тадриҷан меафзояд. Ин асосан аз он иборат аст, ки ҳаҷми аэратсия ҳар қадар зиёдтар бошад, майдони алоқаи газ бо моеъ ҳамон қадар калонтар ва самаранокии оксигенатсия баландтар аст. Аз тарафи дигар, баъзе муҳаққиқон муайян карданд, ки меъёри истифодаи оксиген бо афзоиши ҳаҷми ҳаво коҳиш меёбад ва дар ин таҷриба чунин ҳолат мушоҳида шудааст. Зеро дар чукурии муайяни об хангоми кам будани хачми аэрация мухлати дар об мондани пуфакхо зиёд мешавад ва мухлати алокаи газ бо моеъ дароз мешавад; вакте ки хачми аэрация калон аст, вайроншавии обанбор сахт мешавад ва кисми зиёди оксиген самаранок истифода бурда намешавад ва дар охир аз сатхи об дар шакли пуфак ба хаво мебарояд. Сатҳи истифодаи оксиген, ки аз ин таҷриба ба даст омадааст, дар муқоиса бо адабиёт баланд набуд, шояд аз он сабаб, ки баландии реактор ба қадри кофӣ баланд набуд ва миқдори зиёди оксиген бидуни тамос бо сутуни об берун баромада, суръати истифодаи оксигенро коҳиш дод.

Тағйирёбии самаранокии назариявии қувваи барқ ​​(E) бо аэратсия дар расми 3 нишон дода шудааст.

Расми 3 Самаранокии назариявии қувваи барқ ​​нисбат ба ҳаҷми ҳаво

Тавре ки дар расми 3 дида мешавад, самаранокии назариявии нерӯи барқ ​​​​бо афзоиши ҳаво тадриҷан кам мешавад. Сабаб дар он аст, ки суръати стандартии интиқоли оксиген бо афзоиши ҳаҷми ҳаво дар шароити муайяни умқи об зиёд мешавад, аммо афзоиши кори фоиданоки шамолдиҳанда назар ба афзоиши суръати интиқоли стандартии оксиген назаррастар аст, аз ин рӯ самаранокии назариявии қувваи барқ ​​​​бо зиёд шудани њаљми аэратсия дар доираи њаљми аэратсияе, ки дар таҷриба дида мешавад, кам мешавад. Якҷоя кардани тамоюлҳо дар расм. 2 ва 3, муайян кардан мумкин аст, ки беҳтарин нишондиҳандаи оксигенатсия дар ҳаҷми 0,5 м3/соат ба даст меояд.

2.3 Таъсири андозаи сӯрохиҳо ба иҷрои оксигенатсия

Андозаи сӯрохҳо ба ташаккули футурҳо таъсири калон мерасонад, андозаи сӯрохҳо ҳар қадар калонтар бошад, андозаи ҳубобӣ ҳамон қадар калонтар мешавад. Ҳубобҳо дар кори оксигенатсияи таъсир асосан дар ду ҷиҳат зоҳир мешаванд: Якум, ҳубобҳои инфиродӣ ҳар қадар хурдтар бошанд, майдони умумии сатҳи мушаххаси ҳубобӣ ҳамон қадар калонтар бошад, майдони алоқаи интиқоли массаи газу моеъ ҳамон қадар барои интиқоли газ мусоидат мекунад. оксиген; Сониян, ҳубобчаҳо ҳар қадар калонтар бошанд, ҳамон қадар нақши ҷунбиши об, омехташавии газу моеъ дар байни тезтар, таъсири оксигенатсия ҳамон қадар беҳтар мешавад. Аксар вақт нуқтаи аввал дар раванди интиқоли омма нақши муҳим мебозад. Санҷиш ҳаҷми аэратсия ба 0,5 м3/соат муқаррар карда мешавад, то таъсири андозаи сӯрохиҳо ба KLa ва истифодаи оксигенро тафтиш кунад, ба расми 4 нигаред.

Расми 4 Каҷҳои тағирёбии KLa ва истифодаи оксиген бо андозаи сӯрохиҳо

Тавре ки аз расми 4 дида мешавад, ҳам KLa ва ҳам истифодаи оксиген бо зиёд шудани андозаи сӯрохиҳо коҳиш ёфтааст. Дар шароити якхела чукурии об ва хачми аэрация, KLa-и аэратори диафрагмааш 50 мкм тақрибан се маротиба аз аэратори 1,{3}} мкм аст. Аз ин рӯ, вақте ки аэратор дар умқи муайяни об насб карда мешавад, кушодагии иқтидори оксигенизатсияи аэратор камтар ва истифодаи оксиген зиёдтар аст.

Тағйирёбии самаранокии назариявии қувва бо андозаи сӯрохиҳо дар расми 5 нишон дода шудааст.

Расми 5 Самаранокии қувваи назариявӣ нисбат ба андозаи сӯрохиҳо

Тавре ки аз расми 5 дида мешавад, самаранокии назариявии нерӯ тамоюли афзоиш ва баъдан коҳишро бо афзоиши андозаи диафрагма нишон медиҳад. Сабаб дар он аст, ки аз як тараф, аэратори кушодагии хурд дорои иқтидори KLa ва оксигенизатсияи калонтар аст, ки барои оксигенизатсия мусоидат мекунад. Аз тарафи дигар, талафоти муқовимат дар умқи муайяни об бо кам шудани диаметри диафрагма меафзояд. Вақте ки коҳиши андозаи сӯрохиҳо дар талафоти муқовимати эффекти пешбарӣ аз нақши интиқоли массаи оксиген зиёдтар аст, самаранокии назариявии нерӯи барқ ​​​​бо кам шудани андозаи сӯрохҳо коҳиш меёбад. Аз ин рӯ, вақте ки диаметри диафрагма хурд аст, самаранокии қувваи назариявӣ бо афзоиши диаметри диафрагма ва диаметри 200 мкм барои расидан ба арзиши максималии 1,91 кг / (кВт-соат); вақте ки диаметри диафрагма > 200 мкм аст, талафоти муқовимат дар ҷараёни аэратсия дигар дар раванди аэратсия нақши бартариро намебозад, KLa ва қобилияти оксигенизатсия бо зиёд шудани диаметри аэратор кам мешавад ва аз ин рӯ, назарияи самаранокии қувваи барқ ​​тамоюли назарраси коҳишро нишон медиҳад.

2.4 Таъсири умқи оби насб ба иҷрои оксигенатсия

Чукурии обе, ки дар он аэратор гузошта шудааст, ба аэрация ва оксигенизация таъсири хеле калон мерасонад. Ҳадафи тадқиқоти таҷрибавӣ канали на он қадар пасти оби камтар аз 2 м буд. Чукурии аэрацияи аэратор аз руи чукурии оби хавз муайян карда шуд. Тадқиқотҳои мавҷуда асосан ба умқи зериобии аэратор (яъне, аэратор дар қаъри ҳавз насб карда мешавад ва умқи об бо зиёд кардани миқдори об зиёд мешавад) ва санҷиш асосан ба умқи насби аэратор (яъне, миқдори об дар ҳавз доимӣ нигоҳ дошта мешавад ва баландии насби аэратор барои дарёфти умқи беҳтарини об барои эффекти аэратсия танзим карда мешавад) ва тағирёбии KLa ва истифодаи оксиген бо умқи об дар расми 6 нишон дода шудааст.

Расми 6 Каҷҳои тағирёбии К ва истифодаи оксиген бо умқи об

Дар расми 6 нишон дода шудааст, ки бо афзоиши умқи об ҳам KLa ва ҳам истифодаи оксиген тамоюли рӯшани афзоишро нишон медиҳанд, ки KLa дар чуқурии 0,8 м ва умқи об 2 м бештар аз чор маротиба фарқ мекунад. Ин дар он аст, ки об хар кадар амиктар бошад, мухлати истикомати пуфакхо дар сутуни об хамон кадар дарозтар бошад, мухлати алокаи газ бо моеъ хамон кадар зиёд бошад, таъсири оксиген хам хамон кадар бехтар мешавад. Аз ин рӯ, аэратор ҳар қадар амиқтар насб карда шавад, барои иқтидори оксигенатсия ва истифодаи оксиген ҳамон қадар мусоидтар мешавад. Аммо насби умқи об меафзояд, дар айни замон талафоти муқовимат низ афзоиш хоҳад ёфт, барои бартараф кардани талафоти муқовимат, миқдори ҳаворо зиёд кардан лозим аст, ки ногузир ба афзоиши истеъмоли энергия ва хароҷоти амалиётӣ оварда мерасонад. Аз ин рӯ, барои ба даст овардани умқи оптималии насб, баҳодиҳии робитаи байни самаранокии қувваи назариявӣ ва умқи об зарур аст, нигаред ба Ҷадвали 1.

Љадвали 1 нишон медињад, ки самаранокии назариявии нерў дар умќи насби 0,8 м хеле паст буда, танњо 0,5 кг/(кВт-соат) аэрацияи обњои наонќадарро номувофиќ месозад. Насб кардани умқи об аз 1,1 ~ 1,5 м диапазони, аз сабаби афзоиши назарраси иқтидори оксигенатсия, дар ҳоле ки аэратор аз ҷониби таъсири муқовимат равшан нест, аз ин рӯ, самаранокии қувваи назариявӣ босуръат меафзояд. Вақте ки умқи об то 1,8 м зиёд мешавад, таъсири талафоти муқовимат ба кори оксигенатсия торафт бештар назаррас мешавад, ки дар натиҷа афзоиши самаранокии назариявии нерӯи барқ ​​​​майл ба сатҳи паст меравад, аммо ба ҳар ҳол тамоюли афзоишро нишон медиҳад ва дар насб. аз умқи об 2 м, самаранокии қувваи назариявӣ ба ҳадди аксар ба 1,97 кг / (кВт-соат) мерасад. Аз ин рӯ, барои каналҳои <2 м, аэратсияи поён барои оксигенатсияи оптималӣ афзалият дода мешавад.

Хулоса

Бо истифода аз усули статикии статикӣ барои аэратсияи микропороз санҷиши оксигенатсияи оби тоза, дар умқи оби санҷишӣ (< 2 m) and pore size (50 ~ 1 000 μm) conditions, the total oxygen mass transfer coefficient KLa and oxygen utilisation increased with the installation of the water depth; with the increase in pore size and decreased. In the process of increasing the aeration volume from 0.5 m3/h to 3 m3/h, the total oxygen mass transfer coefficient and oxygenation capacity gradually increased, and the oxygen utilisation rate decreased.

Самаранокии қувваи назариявӣ ягона нишондиҳандаи самаранокӣ мебошад. Дар шароити озмоиш, самаранокии назариявии нерӯи барқ ​​​​бо аэратсия ва насби умқи об меафзояд, бо афзоиши диафрагма аввал зиёд мешавад ва сипас кам мешавад. Насб кардани умқи об ва диафрагма бояд як омезиши оқилона бошад, то ки иҷрои оксигенатсия барои ба даст овардани беҳтарин натиҷа, дар маҷмӯъ, умқи интихоби оби апертураи аэратор ҳамон қадар калонтар бошад.

Натиҷаҳои санҷиш нишон медиҳанд, ки аэратсияи обҳои наонқадар набояд истифода шавад. Дар умқи насби 2 м, ҳаҷми аэратсияи 0,5 м3/соат ва аэратор бо андозаи сӯрохи 200 мкм ба ҳадди аксар самаранокии назариявии қувваи барқ ​​1,97 кг/(кВт-соат) оварда расонд.